毕业论文移相全桥软开关变换器的设计说明
47页1、 . 移相全桥软件开关变换器的设计电气工程与其自动化 跃 089064117 指导教师:胡雪峰 副教授摘要软开关技术和数字控制是电力电子领域的重要课题。本文就是对两者进行有机结合所做的简单尝试。软开关的形式诸多,其中移相全桥零电压软开关变换器(Phase-Shift Full-Bridge Zero-Voltage Switching Converter,简称PSFB-ZVS变换器)由于结构简单,控制方便在功率电源中获得了广泛的应用。本文针对经典的PSFB-ZVS变换器拓扑进行了细致的分析,推导出电路工作的相关状态方程。并用MATLAB软件对主电路进行了仿真,仿真结果证明了理论分析的正确性。在此基础上,根据既有实验条件,设计了一台小功率的样机,对主电路和测控电路的参数进行了计算和选取,并以ARM STM32F407VG控制器为核心,结合数字PID控制理论实现了对变换器的电压电流双闭环控制。利用ARM强大的事务管理机制,设计了友好的的人机界面,提高了装置的易操作性和灵活性。关键字:移相全桥,软开关,ARM,数字控制ABSTRACTSoft-switching technique alon
2、g with digital control scheme plays very important role in the subject of power electronics.This paper gives a simple try to combine the two techniques.Among so many constructions of soft switch,Phase-Shift Full Bridge ZVS converter has been widely used for medium-high power DC powersupply due to its good performance with simple topology and simple control.Based on detailed analysis of the classical PSFB-ZVS converter,parameter calculation equations are derived in this paper.The main circuit is
3、simulated by MATLAB to prove the validity of the theoretical analysis.Restricted by the resources in the laboratory,a low power prototype is made to observe operating mode of the circuit.Both parameter and structure of the main circuit and auxiliary circuit are designed.Based on the lasted ARM STM32F407VG mcu,combined with digital PID control scheme,the converter is operated under the control of voltage-current dual loop. Thanks to the powerful task-managing ability of ARM,a friendly HMI is buil
4、t which makes the apparatus easy to manipulate and much more flexible.Keywords: Phase-ShiftFullBridge, Soft-Switching, ARM, Digital Control / 第一章 绪论1.1 课题背景电源是一切电气设备的心脏,其重要性不言而喻。由于效率高,体积小等得天独厚的优点,开关电源在绝大部分场合已取代线性电源而成绝对的主流。但随着低碳节能的观念深入人心和电力电子技术的飞速发展,传统开关电源的地位受到了严重的挑战。为了缩小设备体积,必须提高工作频率,而开关损耗也将随之水涨船高,效率会严重下降,鱼和熊掌不可兼得。软开关技术正是在这种背景下应运而生。开关变换器的发展趋势是高频、高功率密度、小型轻量化。但大多数传统变换器中的开关器件是在电压很高或电流很大的条件下开通或关断,其开关时的电压和电流波形如图1.1所示,具有这种开关特性的开关称为硬开关。开关管工作在硬开关状态时,由于开关管不是理想器件,在开通时开关管的电压不是立即下降为零,而是有一个下降时间,同时它的电流也不是立即上升
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